专利名称：电压电流转换电路、数据驱动电路和电流驱动型像素电路及平板显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及平板显示器件技术领域，尤其涉及一种电压电流转换电路、数据驱动电路和电流驱动型像素电路及平板显示器。
背景技术：
OLED (有机发光二极管0rganic Light-Emitting Diode，简称 0LED)有机电致发光显示器是一种新兴的平板显示器件，由于其具有制备工艺简单、成本低、功耗低、发光亮度高、工作温度适应范围广、体积轻薄、响应速度快，而且易于实现彩色显示和大屏幕显示、 易于实现和集成电路驱动器相匹配、易于实现柔性显示等优点，使其具有广阔的应用前景。有机电致发光显示器中OLED像素单元一般以矩阵排列方式，以构成像素电路。 像素电路按照驱动方式的不同，可以分为无源矩阵(Passive Matrix Organic Light Emission Display，简称 PMOLED)驱动方式和有源矩阵(Active Matrix Organic Light Emission Display，简称AM0LED)驱动方式两种。PMOLED驱动方式虽然工艺简单，成本较低，但因存在交叉串扰、高功耗、低寿命等缺点，不能满足高分辨率大尺寸显示的需要。 相比之下，AMOLED驱动方式在每一个像素单元中都集成了一组薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)和存储电容，组成像素驱动电路。通过对TFT的驱动控制，实现对通过OLED的电流的控制，从而使OLED发光。由于加入了 TFT，使得像素电路中的OLED在可控的一帧时间内都能够发光，而且所需驱动电流小，功耗低，寿命更长，可以满足高分辨率多灰度的大尺寸显示需要。同时，AMOLED在可视角度、色彩的还原、功耗以及响应时间等方面具有明显的优势，适用于高信息含量、高分辨率的显示器。同时，AMOLED是一种矩阵选址的电路结构，其驱动技术分为像素驱动技术和外围驱动技术。像素驱动技术利用上述TFT和存储电容构成的像素驱动电路为OLED的持续点亮提供实现条件；外围驱动电路的作用则是为有源OLED像素矩阵电路提供正确的输入信号， 包括为有源OLED像素矩阵提供逐行选通的扫描信号和为选通行的各OLED像素单元提供带有显示信息的数据信号。像素驱动电路和外围驱动电路相辅相成、紧密配合，共同完成驱动 AMOLED显示屏的正常工作，是OLED显示技术中至关重要的一项内容。如图1所示，传统的AMOLED像素驱动电路是简单的两管TFT结构，包括驱动晶体管Tl和开关晶体管T2。其驱动方式可以包括两个阶段，即数据编程阶段和数据保持阶段。在数据编程阶段中，外围驱动电路的行选通信号Vsel使得开关晶体管T2导通，选通行的数据电压Vllata经过T2进入像素单元，对存储电容Cs充电，随着驱动晶体管Tl的栅极电位逐渐提高，Tl开始导通，在编程稳定阶段Tl工作于饱和区，根据TFT饱和区的源漏电流公式，Tl的输出电流即通过OLED的电流为
_] Iqled = In = 1/2 μ nC。x (ff/L) T1 (VData-VTh)2............(1) 其中，μ n、C。x、W、L、VTh分别是Tl的等效载流子迁移率、栅绝缘的单位面积电容、 沟道宽度、沟道长度与阈值电压。可以看到，通过OLED的电流受数据电压Vllata控制，从而实现数据电压Vllata对通过OLED的电流的编程操作。在数据保持阶段，外围驱动电路的行选通信号Vsel使得开关晶体管T2关断，此时驱动晶体管Tl的栅极电位由于存储电容Cs中电荷的存在而保持不变，从而在数据保持阶段保持对OLED的持续驱动。这种电路虽然结构简单，但是从通过OLED的电流表达式(S卩，公式(1))中也可以看到，电流不仅受数据电压Vllata的控制，同时，也受TFT阈值电压VTh的影响，即传统的两管 TFT结构不能对TFT阈值电压漂移(非晶硅TFT)或者阈值电压不一致(低温多晶硅TFT) 进行补偿，由于整个像素电路中各像素单元的TFT不可能具备完全一致的性能参数，其结果将会造成流过各像素单元中OLED的电流不一致，使得各像素单元发光亮度不均，即整个显示屏亮度不均勻，影响显示质量。为了解决传统的AMOLED像素驱动方式下阈值电压带来的亮度不一致问题，各种像素电路和补偿机制被提出，这些像素电路一般是通过增加TFT的个数来解决，其根据驱动信号的不同可以分为电压驱动型AMOLED像素电路(Voltage Programmed Pixel Circuit,简称 VPPC)禾Π 电流驱动型 AMOLED 像素电路(Current Programmed Pixel Circuit，简称 CPPC)两类。电压驱动型AMOLED像素电路，其像素电路利用电压信号对像素电路进行编程驱动，利用增加额外的晶体管实现对阈值电压的补偿。如图2所示的单个电压驱动型像素单元，其通过OLED的电流为Ioled = 1/2 μ nC。x (ff/L) T1 (VData-VDD)2............(2)可以看到，该电压驱动型AMOLED像素电路，当晶体管选定后，由于Vdd是已经给定的电源电压值，因此通过OLED的电流值仅受数据电压Vllata的控制，从而消除了阈值电压VTh 对通过OLED的电流的影响，即消除了阈值电压漂移或者阈值电压不一致的问题，提高了像素单元的稳定度，也相应提高了显示器的显示质量。同时由于利用了电压信号进行驱动，因此使得AMOLED像素电路中的存储电容Cs有很快的充放电速度，从而可以满足大面积、高分辨率显示的需要。目前，电压驱动型AMOLED像素电路已经比较成熟，也已经有适用于电压驱动型 AMOLED像素电路中的专用的外围数据信号驱动芯片(IC)，该外围数据信号驱动芯片产生的数据电压信号，即为选通行的各像素单元中OLED提供的带有显示信息的数据信号，可对电压驱动型AMOLED像素电路中的多个像素单元中的OLED进行编程驱动，从而很方便地实现了 AMOLED像素电路的电压驱动。但是，这种电压驱动型AMOLED像素电路在实现对TFT 阈值电压的补偿的同时，引入了多条控制信号和较为复杂的编程过程，使得阈值补偿电路对AMOLED像素电路外围数据信号驱动芯片要求较高，AMOLED像素电路的版图布线也变得复杂。此外，即使采用额外的晶体管来实现阈值补偿，通常也只能补偿因为阈值电压差异导致的驱动电流退化而造成的电路性能退化，而对诸如温度、载流子迁移率差别带来的对 OLED发光效率的影响无能为力。电流驱动型AMOLED像素电路，其像素电路利用电流信号对像素电路进行编程驱动。如图3所示为目前较常见的单个电流驱动型像素单元，其包括第一开关晶体管SW1、 第二开关晶体管SW2、存储电容Cs、第一驱动晶体管DR1、第二驱动晶体管DR2和0LED。其驱动过程简述如下[0017]在数据编程阶段，开关晶体管SW1、SW2由行选通信号导通，该行选通信号由外围驱动电路中栅极驱动单元供给扫描线SEL。外围驱动电路中数据驱动单元给出的数据电流 Illata经过开关晶体管SW2对存储电容Cs充电。随着充电的进行，驱动晶体管DRl的栅极电位逐渐提高，DRl开始导通，数据电流开始经过DRl流入0LED。在数据编程的稳定阶段，全部数据电流将通过驱动晶体管DRl流向0LED。在数据保持阶段，开关晶体管SW1、SW2由低选择信号关断，此时存储电容Cs上的电荷持续驱动晶体管DR2，使DR2在该阶段保持导通，并驱动OLED发光。此时通过OLED的电流为Ioled= κ Illdata............⑶其中K由驱动晶体管DRl与驱动晶体管DR2的宽长比决定。可以看到，该电流驱动型AMOLED像素电路，当晶体管选定后，通过OLED的电流仅与数据电流Illata以及驱动晶体管的宽长比K有关，而与诸如阈值电压、温度、载流子迁移率等项均无关。 因此，相比于电压驱动型AMOLED像素电路，电流驱动型AMOLED像素电路不仅容易实现数据电流Illata对通过OLED的电流的控制，从而容易实现对OLED发光亮度的编程要求； 同时还能消除阈值电压VTh、温度及载流子迁移率μη差别带来的影响。而且，由于OLED是电流型器件，其发光亮度与通过OLED的电流成正比，通过电流的控制即可实现显示屏灰阶的精确控制以及高稳定性，因此如果采用电流驱动方式可以更精确地对OLED的亮度进行控制。但是，目前几乎没有针对电流驱动型AMOLED像素电路设计的专用的外围数据信号驱动芯片，直接制约了电流驱动型AMOLED像素电路在实际生产中的应用。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中电流驱动型像素电路缺乏专用的外围数据信号驱动芯片的不足，提供一种电压电流转换电路、包括该电压电流转换电路的数据驱动电路、包括该数据驱动电路的电流驱动型AMOLED像素电路、以及平板显示解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是一种电压电流转换电路，其包括数据电压输入单元、阈值电压补偿单元和数据电流输出单元，其中数据电压输入单元，用于接收数据电压信号，并将该数据电压信号传送给阈值电压补偿单元，同时将经过阈值电压补偿单元进行晶体管阈值电压补偿的数据电压信号传送给数据电流输出单元；阈值电压补偿单元，用于对所述数据电压信号进行晶体管阈值电压补偿；数据电流输出单元，用于将经过晶体管阈值电压补偿的数据电压信号转换为数据电流信号并输出。优选的是，所述数据电压输入单元为共源共栅电流镜电路。优选的是，所述共源共栅电流镜电路包括第一晶体管(Ml)、第二晶体管(M2)、第三晶体管(M3)和第四晶体管(M4)，其中第一晶体管(Ml)，其栅极与输入数据电压信号的输入端相连，源极连接到第一电位参考点(B)，漏极与第三晶体管(ΙΟ)的漏极相连，其中，所述第一电位参考点(B)为地；[0031]第二晶体管(Μ》，其栅极与其漏极相连，源极与阈值电压补偿单元相连；第三晶体管(Μ； )，其栅极与其漏极相连，源极连接到具有一定电位的第一电源 (Vdd)，其中，所述第一电源(Vdd)为10-15V ；第四晶体管(M4)，其栅极与第三晶体管(ΙΟ)的栅极相连，源极连接到第一电源 (Vdd)，漏极与第二晶体管(M2)的漏极相连。优选的是，所述第一晶体管(Ml)、第二晶体管(IC)、第三晶体管(ΙΟ)和第四晶体管(M4)均工作在饱和区；第三晶体管(ΙΟ)与第四晶体管(M4)的宽长比相同；第二晶体管 (M2)的宽长比等于第一晶体管(Ml)的宽长比的4倍。优选的是，所述阈值电压补偿单元包括第五晶体管(MQ、第六晶体管(M6)、第七晶体管(M7)、第八晶体管(M8)和第九晶体管(M9)，其中第五晶体管(iK)，其栅极与数据电压输入单元中第二晶体管(IC)的栅极相连，漏极与第七晶体管(M7)的漏极相连，源极与第九晶体管(M9)的源极相连；第六晶体管(M6)，其栅极与第五晶体管(IK)的源极相连，源极与第九晶体管(M9) 的栅极相连，漏极与第八晶体管(M8)的漏极相连；第七晶体管(M7)，其栅极与其漏极相连，源极连接到第一电源(Vdd)；第八晶体管(M8)，其栅极与第七晶体管(M7)的栅极相连，漏极与第六晶体管(M6) 的漏极相连，源极连接到第一电源(Vdd)；第九晶体管(M9)，其栅极与漏极均连接到第一电位参考点(B)，源极与第二晶体管(M2)的源极相连。优选的是，所述第五晶体管(IK)、第六晶体管(M6)、第七晶体管(M7)和第八晶体管(M8)均工作在饱和区；第七晶体管(M7)和第八晶体管(M8)的宽长比相同，第五晶体管 (M5)和第六晶体管(M6)的宽长比相同。优选的是，所述数据电流输出单元包括第十晶体管(MlO)，其栅极与第二晶体管 (M2)的漏极相连，源极连接到第一电位参考点(B)，漏极为电压电流转换模块的输出端。优选的是，所述晶体管为薄膜晶体管。本实用新型还提供一种数据驱动电路，包括数据电压产生模块和电压电流转换电路，其中数据电压产生模块，用于产生数据电压信号，并将产生的数据电压信号提供给电压电流转换电路；电压电流转换电路采用前面所述的电压电流转换电路，用于将数据电压产生模块产生的数据电压信号转换为数据电流信号，其数据电压输入单元接收数据电压产生模块所产生的数据电压信号，其数据电流输出单元将转换的数据电流信号输出。优选的是，所述数据电压产生模块采用TFT-LCD数据电压驱动集成电路。另外，本实用新型还提供一种电流驱动型AMOLED像素电路，该电流驱动型AMOLED 像素电路的数据驱动电路采用前面所述的数据驱动电路。一种包含上述电流驱动型AMOLED像素电路的平板显示器。本实用新型获得的有益效果是，提供了一种电压电流转换电路，该转换电路可对该电路内部的晶体管阈值电压进行补偿，从而可达到对阈值电压的非均勻性或不稳定性进行补偿的技术效果，并将经过阈值电压补偿的外围数据电压信号转换为数据电流信号输出，由于该数据驱动电路的结构简单，因此具有很高的可靠性。从而，包括该电压电流转换电路的数据驱动电路可将现有的外围数据信号驱动芯片(例如，TFT-LCD数据电压驱动芯片)所产生的数据电压信号转换为AMOLED像素电路所需的数据电流信号，实现电流驱动型AMOLED像素电路的驱动。与完全重新开发一种专用于电流驱动型AMOLED像素电路的数据驱动电路相比，可极大地节省开发成本，提高生产效率。此外，这种驱动方式不仅保持了现有的电流驱动型AMOLED像素电路的高精度灰阶控制以及高稳定性、阈值电压补偿的优点，使得电流驱动型AMOLED像素电路以及包含该电流驱动型AMOLED像素电路的平板显示器成本降低，更适合大批量生产。
图1为传统的AMOLED像素单元的一种结构示意图；图2为现有技术中电压驱动型AMOLED像素单元的一种结构示意图；图3为现有技术中电流驱动型AMOLED像素单元的一种结构示意图；图4为本实用新型适用于电流驱动型AMOLED像素电路的数据驱动电路的拓朴结构框图；图5为本实用新型适用于电流驱动型AMOLED像素电路的数据驱动电路的拓朴结构图；图6为应用图5所示数据驱动电路对电流驱动型AMOLED像素电路中的单个像素单元进行驱动的示意图；图7为应用图5所示数据驱动电路对电流驱动型AMOLED像素电路进行驱动的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型电压电流转换电路包括该数据驱动电路的电流驱动型AMOLED像素电路、以及平板显示器作进一步详细描述。本实用新型的技术构思是，设计一个转换电路用于将现有的外围数据信号驱动芯片产生的数据电压信号转换为电流驱动型AMOLED像素电路所需的数据电流信号，利用现有的数据信号驱动芯片产生的数据电压信号对AMOLED像素电路进行驱动，且能获得较好的驱动效果，进而降低电流型AMOLED像素电路外围数据信号驱动芯片的设计成本。为了实现这个目的，本实用新型利用现有技术中液晶显示器中的TFT-IXD常用的数据电压驱动芯片所产生的数据电压信号对AMOLED像素电路进行驱动，相应地设计一个转换电路将现有的TFT-LCD数据电压驱动芯片所产生的数据电压信号转换为电流驱动型 AMOLED像素电路所需的数据电流信号。该转换电路包括数据电压输入单元、阈值电压补偿单元和数据电流输出单元，由于该电路已考虑了阈值补偿，使得数据电压驱动芯片所产生的数据电压信号能严格转换为驱动AMOLED像素电路所需的数据电流信号，满足AMOLED像素电路的外围驱动要求。如图4所示，本实用新型中，应用于电流驱动型AMOLED像素电路的数据驱动电路包括数据电压产生模块和电压电流转换电路两大部分数据电压产生模块，用于产生数据电压信号Vllata，并将产生的数据电压信号Vllata提供给电压电流转换电路；电压电流转换电路，用于将数据电压产生模块产生的数据电压信号转换为适用于电流驱动型AMOLED像素电路所需的数据电流信号^lata，并将转换的数据电流信号Illata输出到电流驱动型AMOLED像素电路中的相应像素单元的数据输入端。在本实用新型中，数据电压产生模块所产生的数据电压可以直接由现有的 TFT-LCD数据电压驱动芯片给出，也就是说，数据电压产生模块可直接输出由现有的 TFT-IXD数据电压驱动芯片产生的数据电压。如图4所示，电压电流转换电路包括数据电压输入单元、阈值电压补偿单元与数据电流输出单元三个部分数据电压输入单元，用于接收数据电压产生模块所产生的数据电压信号Vllata，并将数据电压产生模块所产生的数据电压信号Vllata传送给阈值电压补偿单元，同时将经过阈值电压补偿单元进行晶体管阈值电压补偿的数据电压信号Vllata传送给数据电流输出单元；阈值电压补偿单元，用于对所述数据电压信号Vllata进行晶体管阈值电压补偿；数据电流输出单元，用于将经过晶体管阈值电压补偿的数据电压信号Vllata转换为 AMOLED像素电路所需的数据电流信号Illata，并将转换的数据电流信号Illata输出到AMOLED像素电路中的相应像素单元的数据输入端。以下，将对本实用新型电压电流转换电路的一个具体实施例进行详细描述，在该实施例中，以薄膜晶体管(TFT)作为本实用新型所述晶体管的示例对本实用新型进行描述，也就是说，在以下实施例描述中，晶体管即指的是薄膜晶体管。如图5所示，本实用新型的一个实施例中，数据电压输入单元包括第一晶体管 Ml、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4，用于接收数据电压产生模块所产生的数据电压信号Vllata，并将数据电压产生模块所产生的数据电压信号Vllata传送给阈值电压补偿单元，同时将经过阈值电压补偿单元进行TFT阈值电压补偿的数据电压信号Vllata传送给数据电流输出单元。其中，第一晶体管Ml的栅极作为数据电压输入单元的输入端，其与数据电压产生模块的输出端相连，Ml的源极连接到第一电位参考点B，M1的漏极与M3的漏极相连，其中，第一电位参考点B可以是地；第三晶体管M3的栅极与其漏极相连，源极连接到具有一定电位的第一电源Vdd ；第四晶体管M4的栅极与M3的栅极相连，M4的源极连接到第一电源VDD，M4的漏极与M2的漏极相连；第二晶体管M2的栅极与其漏极相连，M2的源极作为数据电压输入单元的输出端与阈值电压补偿单元相连。由以上的连接关系可见，M3和M4 形成共源共栅连接，而且基本结构对称，因此Ml、M2、M3与M4构成由输入数据电压Vllata控制的共源共栅电流镜结构，以完成从数据电压的输入。在该数据电压输入单元中，第一晶体管Ml、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4均工作在饱和区。第三晶体管M3与第四晶体管M4的宽长比设计为相同，第一晶体管Ml和第二晶体管M2的宽长比设计为4(W/ L)M1= (1/1、2或4 ( (W/L)M1/(WZDm2) = (W/L)M4/(W/L)M3。宽长比的具体实现可通过实际生产的构图工艺来完成。以下涉及到宽长比设计的实现与此同。如图5所示，本实施例中，阈值电压补偿单元包括第五晶体管M5、第六晶体管M6、 第七晶体管M7、第八晶体管M8和第九晶体管M9，用于实现对所述数据电压信号Vllata进行 TFT阈值电压补偿(包括阈值电压漂移或阈值电压非均勻性的补偿)。其中，第五晶体管M5 的栅极与数据电压输入单元中M2的栅极相连，M5的漏极与M7的漏极相连，M5的源极与M9 的源极相连；第六晶体管M6的栅极与M5的源极相连，M6的源极接M9的栅极(电位参考点B)，M6的漏极与M8的漏极相连；第七晶体管M7的栅极与其漏极相连，M7的源极连接到第一电源Vdd ；第八晶体管M8的栅极与M7的栅极相连，M8的漏极与M6的漏极相连，M8的源极连接到第一电源Vdd ；第九晶体管M9的栅极与其漏极相连(均连接到电位参考点B)，M9的源极与数据电压输入单元中M2的源极相连。在该阈值电压补偿单元中，第九晶体管M9保证第六晶体管M6工作在饱和区，而第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7、第八晶体管M8均工作在饱和区。第七晶体管M7和第八晶体管M8的宽长比设计为相同，第五晶体管 M5和第六晶体管M6的宽长比设计为相同，以实现对TFT阈值电压的补偿。如图5所示，本实施例中，数据电流输出单元包括第十晶体管M10，用于将经过TFT 阈值电压补偿的数据电压信号Vllata转换为AMOLED像素电路所需的数据电流信号Illata，并将转换的数据电流信号Illata输出到AMOLED像素电路中的相应像素单元的数据输入端。第十晶体管MlO的栅极与第二晶体管M2的漏极相连，MlO的源极连接到电位参考点B，M10的漏极为电压电流转换模块的输出端，经过数据电流线与AMOLED像素矩阵的数据输入端相连， 提供数据电流信号IData。在本实施例中，第一电源为提供电源的电源正极VDD，Vdd范围为10-15V;而数据电压Vllata和数据电流Illata的设置范围根据具体应用中OLED像素电路的驱动要求确定。在本实施例中，第一晶体管Ml、第二晶体管M2、第五晶体管M5、第六晶体管M6、第
十晶体管MlO均为N型TFT;第三晶体管M3、第四晶体管M4、第七晶体管M7、第八晶体管M8、
第九晶体管M9均为P型TFT。上述TFT组成的电路，实现了对TFT阈值电压不均勻性的补 偿。这里应该理解的是，在本实施例中晶体管的控制极对应为TFT的栅极，第一电流导通极和第二电流导通极分别为源极/漏极和漏极/源极，即第一电流导通极和第二电流导通极是可以互易的，也就是说，第一电流导通极可以是源极也可以是漏极，对应地，第二电流导通极可以是漏极也可以是源极。同样应该理解的是，在具体应用中，电路中晶体管Ml-MlO可同时选用N型TFT， 也可同时选用P型TFT，或者混合选用N型TFT和P型TFT，只需同时将选定类型的晶体管 Ml-MlO的端口极性按本实施例晶体管Ml-MlO的端口极性在连接上做相应的改变即可。同时应该理解的是，本实施例中的Ml-MlO也并不限于TFT，任何采用与像素电路中具有相同制程的具有电压控制能力的晶体管以使得本实用新型按照上述工作方式工作的电路均应包含在本实用新型的保护范围内，本领域技术人员能够根据实际需要进行改变，此处不再附图赘述。图6为应用图5所示数据驱动电路对图3所示电流驱动型AMOLED像素电路中的单个像素单元进行驱动的示意图。此时，图5所示电压电流转换电路利用与像素矩阵相同的制程工艺集成在像素矩阵基板的外围，其中，本实施例中单个像素单元包括第一开关晶体管SW1、第二开关晶体管SW2、存储电容Cs、第一驱动晶体管DR1、第二驱动晶体管DR2和 OLED0若干个相同的像素单元按矩阵排列就构成像素电路，对像素电路中驱动电路进行控制即可实现OLED阵列的发光显示。将图3所示的单个像素单元中的开关晶体管SWl的栅极连接到扫描线SEL，源极连接到图5所示数据驱动电路的输出端即数据电流线Illata，漏极连接到驱动晶体管DRl的漏极。开关晶体管SW2的栅极连接到扫描线SEL，源极连接到图5所示数据驱动电路的输出端即数据电流线Illata，漏极连接到驱动晶体管DRl和驱动晶体管DR2的栅极。驱动晶体管DRl的漏极连接到开关晶体管SWl的漏极，栅极接到开关晶体管SW2的漏极，源极连接到 OLED的阳极电极。驱动晶体管DR2的漏极连接到第一电源VDD，栅极连接到开关晶体管SW2 的漏极，源极连接到OLED的阳极电极。有机电致发光二极管OLED的阳极电极与驱动晶体管DRl的源极和驱动晶体管DR2的源极同时连接，阴极电极连接到地线接地。存储电容Cs 的第一电极连接到开关晶体管SW2的漏极以及驱动晶体管DRl和驱动晶体管DR2的栅极， 第二电极连接到第一电源VDD。图5所示数据驱动电路给出的数据电流^lata经过开关晶体管SW2对存储电容Cs充电，为选通的OLED提供带有显示信息的数据信号，从而实现了数据电流对通过OLED的电流的控制，实现了对OLED发光亮度的编程要求。以下内容介绍本实施例中数据驱动电路的工作原理在数据编程阶段，数据电压产生模块产生的数据电压Vllata被施加到数据电压输入单元的第一晶体管Ml的栅极，由于第三晶体管M3与第四晶体管M4的宽长比被设计为相同，而栅漏相互连接的M3工作状态始终处于饱和区，而且M3与M4共源共栅连接，因此M3和 M4的源极和栅极电压均分别相同，通过M3的电流与通过M4的电流相同，即IM3 = IM4。根据 TFT饱和区电流公式，可以得到Imi = Im3 = 1/2 (ff/L) M1C0X μ n (VData-VTh)2............(4)Im2 = Im4 = 1/2 (ff/L) M2C0X μ n (V0ut-VA-VTh)2............(5)其中W、L、C。x、un分别为TFT的沟道宽度、沟道长度、绝缘层电容以及载流子迁移率；Vllata为由数据电压产生单元模块输出端提供给电压电流转换模块输入端(即，Ml栅极)的输入电压值；VTh为TFT的阈值电压；V-为经阈值电压补偿单元补偿后的输出电压值 (即，MlO的栅极电压)；VA为图示电路中电位参考点A的电压值。从而有Im= Im2.............................................(6)如上所述，通过设计使得第一晶体管Ml和第二晶体管M2的宽长比为4(W/L)M1 = (WzI)m2，可以得到Vait = l/2VData+VA+l/2VTh....................................(7)同时，由于第五晶体管M5与第六晶体管M6的宽长比设计为相同，SP (ff/L)M5= (W/ L)M6 ；第七晶体管M7与第八晶体管M8共源共栅连接，因此通过M7与M8的电流相等，即Im7 =Im8，可以得到IM7 = Im5 = 1/2 (ff/L) M5C0X μ n (V0ut-VA-VTh)2........................(8)IM8 = IM6 = 1/2 (ff/L) M6C0X μ n (VA-VTh)2.................................(9)从而有V。ut= 2Va............(10)因此，联立式(7)和(10)，有Vait = VData+VTh..........................(11)由式(11)可知，经过作为数据电流输出单元的第十晶体管MlO的输出数据电流为Illata = 1/2 (ff/L) M10C0X μ η (V0ut-Vlh)2 = 1/2 (ff/L) M10C0X μ nVData2.........(12)由式(12)可知，电压电流转换模块输出端输出的数据电流与电路中TFT的阈值电压无关，即经过上述阈值电压补偿单元中M5、M6、M7、M8的转换后，实现了该转换电路内部 TFT阈值电压的非均勻性或不稳定性的补偿。[0092]可见，本实施例的电压电流转换电路以及包含该电压电流转换电路的数据驱动电路可以将现有的TFT-LCD数据电压驱动芯片的数据电压驱动转换为数据电流驱动，实现对电流驱动型AMOLED像素电路的外围驱动。此外，由于该数据驱动电路的结构简单，因此具有很高的可靠性。图7为应用图5所示数据驱动电路的电流驱动型AMOLED像素电路的示意图，若干个图3所示像素单元按矩阵排列就构成像素电路，对像素电路中驱动电路进行控制即可实现OLED阵列的发光显示。在该图中，TFT-IXD数据电压驱动IC即为上述数据电压产生模块，其与电压电流转换电路共同构成本实用新型的数据驱动电路，所使用的电压电流转换电路的个数与AMOLED像素矩阵中的像素单元的列数相等。该图中的其余组成部分为本领域技术人员所公知，因此这里省略其描述。采用上述电流驱动型AMOLED像素电路可以容易地制造出可靠性高、成本低的平板显示器。本实施例利用现有的TFT-IXD数据电压驱动集成电路(TFT-IXD数据电压驱动芯片)并配以电压电流转换电路，从而解决了目前几乎没有针对电流驱动型AMOLED像素电路 (电流驱动型有机电致发光显示装置)外围驱动专用芯片的不足，使得电流驱动型AMOLED 像素电路以及包含该电流驱动型AMOLED像素电路的平板显示器成本降低，更适合大批量生产。这里指出，为了更彻底地消除阈值电压的影响，还需在制造中采用一定技术，例如控制工作时基板的温度，使各行中电压电路转换电路中第十晶体管MlO的等效载流子迁移率μη、栅绝缘的单位面积电容乙分别相等，以消除转换电路内部由于TFT阈值电压的不一致性可能引起的对所驱动像素电路不同行像素单元造成的驱动电流不一致的问题。这里应该理解的是，本实用新型中的电压电流转换电路和适用于电流驱动型 AMOLED像素电路的数据驱动电路不仅可用于包含图3所示的OLED设置在驱动TFT源极的 AMOLED像素电路中，还可以应用于OLED设置在驱动TFT漏极的AMOLED像素电路中。这里指出，本实用新型中的电压电流转换电路不仅可用于以上描述中所提及的电流驱动型AMOLED像素电路，而且还可应用于其他需要将输入数据电压信号转换为所需的数据电流信号的应用。也就是说，可以根据不同应用的要求，直接使用本实用新型的电压电流转换电路或者基于本实用新型的电压电流转换电路进行相应修改(例如，改变晶体管的宽长比设计或者利用其他可产生相同效果的等同结构代替本实用新型的电压电流转换电路中的某个单元)，然后将输入的数据电压信号输入本实用新型的电压电流转换电路或者本实用新型的电压电流转换电路的任何等同形式转换为所需的数据电流信号。在实际应用中，将图5所示电压电流转换电路中的数据电压输入单元的输入端与待处理的数据电压信号的输出端相连，并将数据电流输出单元的输出端与接收被转换的数据电流信号的输入端相连即可。由于具体结构与以上描述相同，因此这里省略其详细描述。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。例如，本实用新型中的数据电压输入单元、阈值电压补偿单元和数据电流输出单元并不限于图5所示电路结构，还可采用其他类似电路来实现本实用新型所述功能。
权利要求1.一种电压电流转换电路，其特征在于，包括数据电压输入单元、阈值电压补偿单元和数据电流输出单元，其中数据电压输入单元，用于接收数据电压信号，并将该数据电压信号传送给阈值电压补偿单元，同时将经过阈值电压补偿单元进行晶体管阈值电压补偿的数据电压信号传送给数据电流输出单元；阈值电压补偿单元，用于对所述数据电压信号进行晶体管阈值电压补偿； 数据电流输出单元，用于将经过晶体管阈值电压补偿的数据电压信号转换为数据电流信号并输出。
2.根据权利要求1所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述数据电压输入单元为共源共栅电流镜电路。
3.根据权利要求2所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述共源共栅电流镜电路包括第一晶体管(Ml)、第二晶体管(IC)、第三晶体管(ΙΟ)和第四晶体管(M4)，其中第一晶体管(Ml)，其栅极与输入数据电压信号的输入端相连，源极连接到第一电位参考点(B)，漏极与第三晶体管(ΙΟ)的漏极相连，其中，所述第一电位参考点(B)为地； 第二晶体管(M》，其栅极与其漏极相连，源极与阈值电压补偿单元相连； 第三晶体管(Μ； )，其栅极与其漏极相连，源极连接到具有一定电位的第一电源(Vdd)， 其中，所述第一电源(Vdd)为10-15V;第四晶体管(M4)，其栅极与第三晶体管(ΙΟ)的栅极相连，源极连接到第一电源(Vdd)， 漏极与第二晶体管(M》的漏极相连。
4.根据权利要求3所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述第一晶体管(Ml)、第二晶体管(IC)、第三晶体管(ΙΟ)和第四晶体管(M4)均工作在饱和区；第三晶体管(ΙΟ)与第四晶体管(M4)的宽长比相同；第二晶体管(M2)的宽长比等于第一晶体管(Ml)的宽长比的 4倍。
5.根据权利要求3所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述阈值电压补偿单元包括第五晶体管(MQ、第六晶体管(M6)、第七晶体管(M7)、第八晶体管(M8)和第九晶体管 ⑶幻，其中第五晶体管(MQ，其栅极与数据电压输入单元中第二晶体管(IC)的栅极相连，漏极与第七晶体管(M7)的漏极相连，源极与第九晶体管(M9)的源极相连；第六晶体管(M6)，其栅极与第五晶体管(IK)的源极相连，源极与第九晶体管(M9)的栅极相连，漏极与第八晶体管(M8)的漏极相连；第七晶体管(M7)，其栅极与其漏极相连，源极连接到第一电源(Vdd)； 第八晶体管(M8)，其栅极与第七晶体管(M7)的栅极相连，漏极与第六晶体管(M6)的漏极相连，源极连接到第一电源(Vdd)；第九晶体管(M9)，其栅极与漏极均连接到第一电位参考点(B)，源极与第二晶体管 (M2)的源极相连。
6.根据权利要求5所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述第五晶体管(IK)、第六晶体管(M6)、第七晶体管(M7)和第八晶体管(M8)均工作在饱和区；第七晶体管(M7)和第八晶体管(M8)的宽长比相同；第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)的宽长比相同。
7.根据权利要求5所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述数据电流输出单元包括第十晶体管(MlO)，其栅极与第二晶体管(IC)的漏极相连，源极连接到第一电位参考点 (B)，漏极为电压电流转换模块的输出端。
8.根据权利要求3 7任一项所述的电压电流转换电路，其特征在于，所述晶体管为薄膜晶体管。
9.一种数据驱动电路，包括数据电压产生模块和电压电流转换电路，其中数据电压产生模块，用于产生数据电压信号，并将产生的数据电压信号提供给电压电流转换电路；电压电流转换电路采用权利要求1 8任一项所述的电压电流转换电路，用于将数据电压产生模块产生的数据电压信号转换为数据电流信号，其数据电压输入单元输入数据电压产生模块所产生的数据电压信号，其数据电流输出单元将转换的数据电流信号输出。
10.根据权利要求9所述的数据驱动电路，其特征在于，所述数据电压产生模块采用 TFT-LCD数据电压驱动集成电路。
11.一种电流驱动型AMOLED像素电路，包括数据驱动电路，其特征在于，所述数据驱动电路采用权利要求9或10所述的数据驱动电路。
12.—种平板显示器，包括像素电路，其特征在于，所述像素电路采用权利要求11所述的电流驱动型AMOLED像素电路。
专利摘要本实用新型提供一种电压电流转换电路，包括数据电压输入单元、阈值电压补偿单元和数据电流输出单元，其中数据电压输入单元，用于接收数据电压信号，并将该数据电压信号传送给阈值电压补偿单元，同时将经过阈值电压补偿单元进行晶体管阈值电压补偿的数据电压信号传送给数据电流输出单元；阈值电压补偿单元，用于对所述数据电压信号进行晶体管阈值电压补偿；数据电流输出单元，用于将经过晶体管阈值电压补偿的数据电压信号转换为数据电流信号并输出。另外，还提供了数据驱动电路、电流驱动型AMOLED像素电路及平板显示器。
文档编号G09G3/20GK202067514SQ20112018503
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者刘政, 姜春生, 成军, 梁逸南, 王东方, 石磊, 马占洁, 龙春平 申请人:京东方科技集团股份有限公司